CN111512023A - 在寒冷天气中起动涡轮发动机的方法以及用于起动涡轮发动机的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在寒冷天气中起动涡轮发动机的方法，该涡轮发动机包括旨在使涡轮发动机的驱动轴旋转的起动系统，该方法包括以下步骤：‑预起动步骤，在预起动步骤中，产生第一起动信号，以便以交替的方式沿围绕纵向轴线(X)的第一旋转方向和沿相反的第二旋转方向控制驱动轴；以及‑起动步骤，在起动步骤中，将第二起动信号发送至起动系统，以便使起动系统沿正常旋转方向驱动涡轮发动机的驱动轴，并且使驱动轴旋转直至达到使涡轮发动机起动的旋转速度为止。

Description

在寒冷天气中起动涡轮发动机的方法以及用于起动涡轮发动 机的系统

技术领域

本发明涉及涡轮发动机的领域，尤其涉及用于飞行器的涡轮发动机的领域。更具体地，本发明涉及用于在寒冷天气中起动涡轮发动机的方法以及用于起动涡轮发动机的系统。

背景技术

现有技术包括文献US-A1-2016-0061061。

根据涡轮发动机中气体的流通，涡轮发动机通常从上游到下游包括压缩机组件、燃烧室和涡轮组件。压缩机和涡轮组件分别包括至少一个压缩机和至少一个涡轮。压缩机和压缩机的主体的涡轮以及涡轮组件各自包括一个或多个级。驱动轴(通常是双轴双流式涡轮发动机的高压体的轴)将压缩机连接至涡轮以驱动压缩机。该驱动轴经由附件齿轮箱将该驱动轴的动力传递到安装在齿轮箱上的各种附件，以操作该齿轮箱。这些附件可以是燃料泵和润滑泵、发电机、起动器等。起动器和发电机通常是单独的附件，其分别具有起动涡轮发动机和为各种附件和设备产生电能的功能。使用外部能量(例如，电动或气动)的起动器供应旨在使驱动轴旋转的起动扭矩，以便使得该驱动轴能够达到足以经由被压缩机压缩的空气使燃烧室点火的旋转速度。

在被认为是“正常”的外部温度(例如，通常大于10℃的温度)下起动期间，起动扭矩C_d的绝对值通常遵循曲线L1，该曲线L1具有呈阶段形式的第一阶段以及第二下降阶段，如图1中所示。第一阶段对应于以下事实：控制起动器，使得该起动器供应基本上恒定的起动扭矩C_dm，为此已指定了该起动扭矩，直至驱动轴的旋转速度N基本上达到值N1为止，值N1使得能够启动涡轮发动机的燃烧室被点火的点火阶段。第二阶段对应于以下事实：从值N1开始，驱动轴的旋转速度继续增加，直至涡轮发动机达到稳定的运行状态为止。起动扭矩C_d的变化曲线L1例如根据基于驱动轴的旋转速度的线性函数而下降，该驱动轴的旋转速度被适配成伴随涡轮发动机的动力的提升直至该驱动轴供应发动机扭矩。

在这些“正常”的外部温度下，涡轮发动机在点火之前将抵抗扭矩C_r施加在驱动轴上，该抵抗扭矩遵循曲线L2，并随着驱动轴的旋转速度N增加，直至当旋转速度达到值N1以对涡轮发动机进行点火时的最大抵抗扭矩C_r1。抵抗扭矩C_r规则地减小，直至当驱动轴的旋转速度达到值N3时被抵消为止，然后变成发动机扭矩。

然而，在寒冷天气中，即当外部温度通常小于-10℃时，特别是在非常寒冷的天气中，即当外部温度通常介于-30℃至-50℃之间时，涡轮发动机在起动时遇到困难，特别是在该涡轮发动机已经长时间(例如，大于二十四小时)停止不动的情况下。实际上，涡轮发动机通常在起动阶段开始时非常强烈地抵抗由起动器产生的力。例如，如图1中所示，在-40℃的外部温度下，响应于来自起动器(该起动器的起动扭矩C_d遵循曲线L1)的力，抵抗扭矩C_r遵循曲线L3，曲线L3具有峰值C_r2。当驱动轴的旋转速度达到小于与点火对应的旋转速度N1的值N2(低速)时，出现该峰值C_r2。当旋转速度达到值N1时，在点火之后抵抗扭矩C_r减小之前，抵抗扭矩达到第二最大值C_r’1。换句话说，抵抗峰值出现在起动序列的开始处。通常，抵抗扭矩的最大值C_r2和C_r’1大于在“正常”温度下达到的最大值C_r1。

该峰值抵抗扭矩尤其是由于随着涡轮发动机的长时间停机和/或由于寒冷的外部温度(通常低于-10℃，甚至非常寒冷，通常低于-30℃)而保留在附件齿轮箱的轴承中和涡轮发动机的轴承中的润滑剂的粘度增加的缘故。在非常寒冷的温度条件下，粘度非常高，这会引起强烈的粘滞摩擦现象。润滑剂难以在涡轮发动机内流通。由于润滑剂的粘度在常温下较低，因此不会出现抵抗峰值。

为了克服该抵抗扭矩，规定了起动器，使得在曲线L1的第一阶段期间供应的起动扭矩C_dm大于在非常寒冷的温度下抵抗扭矩C_r所达到的最大值C_r2，并使该最大值增加值ΔC以驱动该驱动轴。然而，这涉及起动链(特别地包括起动器，还包括齿轮和驱动轴)的尺寸的增加。这样的尺寸对于起动链的元件而言在质量和体积方面是不利的。

从文献FR-A1-3025252中已知一种方法，该方法使得能够根据涡轮发动机的涡轮的旋转速度来控制由起动器施加的扭矩，使得无论涡轮发动机所处的环境如何，特别是无论飞行器的环境如何，涡轮发动机的起动都是更加鲁棒的。然而，该方法不能防止抵抗扭矩，特别是处于低速下的抵抗扭矩C_r2。

在文献US-A-5051670中，描述了一种方法，该方法使得能够根据升高和降低的曲线对由起动器施加的扭矩进行调节，以便减少起动器的电消耗。然而，该方法也不能防止抵抗扭矩，特别是处于低速下的抵抗扭矩C_r2。

在上文提及的所有情况下，驱动轴沿相同方向的旋转导致必须大大增加所施加的扭矩，以执行润滑剂的去除和加热。这也导致整个传动链上的疲劳应力增加。

还已知一种热交换器的实施方式，该热交换器使得能够加热润滑剂并降低粘度。然而，这需要影响涡轮发动机的尺寸和质量的一个或多个附加构件。

发明目的

因此，本申请人的目的特别在于提供一种解决方案，该解决方案使得特别是在非常寒冷的外部温度下能够促进涡轮发动机的起动，同时避免增加涡轮发动机的质量。

发明内容

根据本发明，该目的通过一种用于在寒冷天气中起动涡轮发动机的方法来实现，该涡轮发动机包括旨在使涡轮发动机的驱动轴旋转的起动系统，该方法包括以下步骤：

-预起动步骤，在该预起动步骤中，产生第一起动信号以便以交替的方式沿围绕纵向轴线的第一旋转方向和沿相反的第二旋转方向控制驱动轴，从而产生振荡，以及

-起动步骤，在该起动步骤中，将第二起动信号发送至起动系统，使得该起动系统沿正常旋转方向驱动涡轮发动机的驱动轴，并且，使驱动轴旋转直至达到使涡轮发动机起动的旋转速度为止。

因此，这种解决方案能够实现上述目的。特别地，驱动轴交替地沿一个方向然后沿另一个方向的旋转产生振荡，甚至产生微振荡，该振荡或微振荡使得能够对包含在涡轮发动机的滚动元件、齿轮和/或轴承中的润滑剂进行充分加热。因此，润滑剂的加热导致润滑剂的粘度降低，该润滑剂然后可以从滚动元件中去除。随着润滑剂的粘度降低，通常在非常寒冷的天气中出现的抵抗扭矩降低并且甚至受到抑制。这种运行模式使得能够防止起动系统的尺寸过大、特别是起动器的尺寸过大和/或涡轮发动机的尺寸过大，这会影响起动系统、特别是起动器和/或涡轮发动机的质量和阻力。

根据本发明的实施例，驱动轴是涡轮发动机的高压体的轴，该涡轮发动机是双轴双流式涡轮发动机。

根据本发明的另一实施例，驱动轴联接至包含润滑剂的附件齿轮箱，该润滑剂的粘度在低温下、特别是在低于-10℃且更具体地低于-30℃的温度下增加。齿轮箱的附件可以交替地沿着第一旋转方向和第二旋转方向旋转。如果附件仅支持一个旋转方向，则可以通过离合器或飞轮系统将该附件联接至附件齿轮箱。交替的旋转方向使得能够促进涡轮发动机的起动，因为驱动轴沿两个方向的振荡使得能够对被包含在驱动轴的轴承中的粘性润滑剂进行加热和去除，并且附件齿轮箱的元件的振荡将使得能够对被包含在附件齿轮箱的齿轮和滚动元件中的粘性润滑剂进行加热和去除。

根据本发明的特征，在所确定的总持续时间内执行预起动步骤。

根据另一个特征，以驱动轴的预定的预起动旋转速度执行预起动步骤。

根据本发明的另一实施例，根据附件齿轮箱附近的润滑剂的温度、根据由涡轮发动机施加的抵抗扭矩或者根据涡轮发动机外部的温度，确定所确定的总持续时间和/或预起动步骤的预起动旋转速度。

根据本发明的实施例，该方法包括确定润滑剂温度的步骤，在确定润滑剂温度的步骤中，将响应于在附件齿轮箱附近或在附件齿轮箱中测得的润滑剂温度的指示温度的信号与润滑剂温度阈值进行比较，使得当测得的温度大于阈值温度值时，产生第二起动信号以沿正常旋转方向控制涡轮发动机的驱动轴。该步骤使得能够验证通过加热使润滑剂已经达到足够的温度并且可以对实际的起动序列进行控制。这还使得能够至少确定预起动步骤的持续时间。

根据本发明的另一实施例，该方法包括确定由涡轮发动机施加的抵抗扭矩的步骤，在确定由涡轮发动机施加的抵抗扭矩的步骤中，将响应于测得的抵抗扭矩的指示扭矩的信号与对于涡轮发动机的给定旋转速度的阈值扭矩值进行比较，使得当测得的抵抗扭矩变得小于或等于阈值扭矩值时，产生第二起动信号以沿正常旋转方向控制涡轮发动机的驱动轴。同样，该步骤使得能够根据由涡轮发动机施加的扭矩来验证滚动元件和/或齿轮中的润滑剂的状况，并且至少确定预起动步骤的持续时间。

因此，根据测得的抵抗扭矩，能够知道附件齿轮箱中的润滑剂的粘性是否已经变得较低，并且在这种情况下，能够由此推断出在非常寒冷的温度下由涡轮发动机在起动阶段施加的这种抵抗扭矩将保持小于可以防止涡轮发动机起动的阈值。因此，可以启动涡轮发动机的起动阶段，否则将维持预起动阶段，以继续对附件齿轮箱内的润滑剂进行加热。

根据本发明的特征，在预起动步骤完成之后的预定等待时间之后产生第二起动信号，当触发起动步骤时，驱动轴的速度为零。

根据本发明的又一特征，在预起动期间达到的驱动轴的最大预起动旋转速度小于使涡轮发动机起动的旋转速度。

有利地但非限制性地，在预起动期间的最大预起动旋转速度介于100rpm至1000rpm之间。这样的速度不能使涡轮发动机起动并且防止了起动系统的尺寸过大。

根据本发明的又一特征，预起动步骤的持续时间是预定的并且介于10s至300s之间。

根据本发明的另一特征，在发出第一起动信号的步骤之前或之后执行确定润滑剂温度的步骤。

根据实施例，该方法包括确定外部温度的步骤，在确定外部温度的步骤中，将响应于测得的温度的指示外部温度的信号与阈值温度值进行比较，使得当测得的外部温度小于或等于阈值温度值时，产生第一起动信号。

有利地但非限制性地，将第一信号和第二起动信号施加到联接至涡轮发动机的驱动轴上的起动器。

本发明还涉及一种用于涡轮发动机的起动系统，该系统包括电子控制模块、旨在由电子控制模块控制的起动器以及涡轮发动机的联接至起动器的驱动轴，电子控制模块被布置成产生第一信号，该第一信号旨在控制驱动轴交替地沿根据纵向轴线的第一旋转方向和沿相反的第二旋转方向旋转，以便产生振荡，并且电子控制模块被布置成产生第二信号，该第二信号旨在控制驱动轴沿正常旋转方向旋转，其中，使驱动轴旋转直至达到使涡轮发动机起动的旋转速度为止。因此，这种系统使得能够经由驱动轴使附件齿轮箱振荡，以便对被包含在附件齿轮箱的滚动元件中的润滑剂进行加热并且降低该润滑剂的粘度。随着粘度的降低，在涡轮发动机起动时提供的抵抗峰值将被降低并且甚至被抑制。

根据该系统的特征，驱动轴联接至附件齿轮箱，该附件齿轮箱上安装有起动器，该起动器能够交替地沿第一旋转方向和相反的第二旋转方向致动驱动器。

根据本发明的特征，起动系统包括用于检测温度的温度检测装置，该温度检测装置连接至电子控制模块并且被构造成供应指示涡轮发动机的附件齿轮箱附近的润滑剂的温度的信号。

根据本发明的特征，起动系统包括用于确定扭矩的确定装置，该用于确定扭矩的确定装置连接至电子控制模块并且被构造成供应指示由涡轮发动机施加的扭矩的信号。

有利地但非限制性地，起动系统包括用于确定角度位移的确定装置，以便确定涡轮发动机的驱动轴的旋转方向和旋转速度，该确定装置连接至电子控制模块。

根据本发明的实施例，起动器包括电起动器，例如起动发电机。

附图说明

通过参照附图阅读仅出于提供信息而决非限制的目的所提供的本发明的实施例的以下详细说明性描述，本发明将被更好地理解并且本发明的其它目的、细节、实施例和优点将更清楚地显现，在附图中：

图1示出了根据现有技术的在执行起动阶段期间由起动系统和涡轮发动机在驱动轴上施加的扭矩的变化；

图2是本发明所应用的涡轮发动机的示例的轴向剖视图；以及

图3示意性地示出了根据本发明的涡轮发动机的起动系统的某些构件和涡轮发动机的某些构件。

具体实施方式

图2示出了根据本发明的具有纵向轴线X的涡轮发动机、特别是双流式涡轮发动机的轴向剖视图。当然，本发明不限于这种类型的涡轮发动机。该涡轮发动机1通常包括机舱2，该机舱围绕具有纵向轴线X的气体发生器3，在该气体发生器的上游安装有风扇3。在本发明中，并且通常地，术语“上游”和“下游”是相对于涡轮发动机1中的气体的流通并且基本上沿着纵向轴线X定义的。气体发生器3从上游到下游包括低压压缩机5、高压压缩机6、燃烧室7、高压涡轮8和低压涡轮9。涡轮发动机1包括主管道10，穿过气体发生器3的主流在该主管道中进行流通。涡轮发动机还包括次级管道11，在该次级管道中，次级流在机舱2与外壳(此处是围绕气体发生器3的中间壳体12)之间进行流通。与机舱2成一体的风扇壳体13界定了从毂部15径向地延伸的风扇叶片14。术语“径向”是相对于与涡轮发动机的纵向轴线X垂直的径向轴线定义的。

壳体臂16在中间壳体12与机舱2之间径向地延伸，并且基本上是管状的。壳体臂16被径向输入轴17径向地穿过。该径向输入轴连接至涡轮发动机的与纵向轴线X同轴的驱动轴18。特别地，径向输入轴17在驱动轴18与附件齿轮箱19或被称为“附件齿轮箱”(Accessory Gearbox，AGB)的附件中继装置之间提供动力传递。换句话说，当驱动轴旋转时，驱动轴18使该附件齿轮箱的构件旋转。为达到这种效果，第一动力传递机构21被布置在径向输入轴17与驱动轴18之间。第一动力传递机构21包括与径向输入轴17成一体的第一小齿轮22。第一机构21还包括与驱动轴18成一体的第二小齿轮23。第一小齿轮22与第二小齿轮23啮合。根据实施例，第一小齿轮22和第二小齿轮23是锥形的，以便在径向输入轴17与驱动轴18之间形成锥齿轮。第二动力传递机构24被布置在径向输入轴17与驱动轴18之间。第二动力传递机构24包括第三小齿轮26和第四小齿轮27。第三小齿轮26在此与连接至附件齿轮箱19的主轴25成一体。主轴25基本上平行于纵向轴线X。关于第四小齿轮27，该第四小齿轮与径向输入轴17成一体。第四小齿轮27沿着径向轴线与第一小齿轮22相对。有利地，第三小齿轮26和第四小齿轮27是锥形的，以便在主轴25与径向输入轴17之间形成锥齿轮。在此，驱动轴18是高压轴，该驱动轴连接高压压缩机6和高压涡轮8，以便形成高压体。

附件齿轮箱19包括串联安装的多个齿轮。特别地，第一有齿轮与附件齿轮箱19的主轴25成一体。每个第一有齿轮与第二有齿轮啮合，该第二有齿轮经由次级轴连接至涡轮发动机的附件或设备。主轴25、第一有齿轮和第二有齿轮以及次级轴被容纳在附件齿轮箱的外壳30中。如在前序部分中可以看到，联接至齿轮箱19的这些附件包括例如起动器20、燃料泵29、润滑设备、液压设备、除油器(未示出)、发电机(未示出)等。起动器20使得能够起动涡轮发动机1并且在起动之后经由第一机构21和第二机构24产生电能。特别地，起动器20使高压轴18旋转。

如图2中所示，附件齿轮箱19被安装在机舱2中。按照这种方式，附件齿轮箱19被安装在次级管道11的外部。起动器20被安装在附件齿轮箱19上，因此，起动器能够通过附件齿轮箱19和径向输入轴17驱动高压轴18。

可替代地，以本身已知的方式，能够将起动器20联接至高压轴18，而无需穿过附件齿轮箱19。在该替代方案中，起动器20驱动高压轴18，而附件齿轮箱19无需参与传动。在该同一替代方案中，附件齿轮箱19由起动器20通过高压轴驱动。

涡轮发动机还包括用于润滑滚动元件的油回路，该滚动元件诸如为安装在高压轴18上的轴承31、小齿轮和有齿轮和/或附件齿轮箱19中的次级轴的轴承。

参考图3，起动器20是涡轮发动机的起动系统的用于将高压轴18驱动至使涡轮发动机起动的旋转速度的部件。在该示例的范围内，高压轴18从第一速度V0旋转至第二旋转速度V2，该第一速度可以为零(对应于涡轮发动机的停机)或者在正常旋转方向上可以相对较低，该第二旋转速度使得涡轮发动机能够自主运行。在本发明中，表述“正常旋转方向”是指使得涡轮发动机能够运行以产生推力的方向。第二旋转速度V2对应于上文参考图1提及的旋转状态N1，该第二旋转速度使得涡轮发动机能够起动并且特别地使得能够对燃烧室7进行点火。

为此，起动器20包括输出轴32，该输出轴联接至附件齿轮箱19，以将起动扭矩传递到高压轴18。起动系统包括旨在控制起动器20的电子控制模块33(被称为SCU)。该电子控制模块33与涡轮发动机的电子单元34通信。电子单元34可以是处理器(被称为“电子控制单元”，简称ECU)。如下文中所描述的，控制模块33从电子单元接收高压轴18的旋转速度、温度测量值和起动信号的指示。此外，控制模块33直接接收在起动器20中测量的电流强度Id。在本示例中，起动器20是电起动器并且由电源供电。该电源可以是电池、主电源插座类型的外部电源或者飞行器上的网络。电起动器是三级同步电机。其他技术也是可能的，诸如异步电机、利用直流电的带永磁体的同步电机。扭矩控制的工作原理类似。

可替代地，起动器是起动发电机，该起动发电机连接至高压轴并且能够在起动阶段结束时以发电机模式运行。有利地但非限制性地，起动发电机具有被称为“变频起动发电机”(Variable Frequency Starter Generator，VFSG)的可变频率。

在本发明的其余部分中，起动器被认为是电起动器，例如起动发电机。

控制模块33还连接至飞行器的电路35，涡轮发动机被装配到该电路，并且该电路联接至电源。电路35经由包括控制模块33的功率传输设备36传输电功率i，该电功率被传递至起动器20。控制模块33进一步包括控制设备37，该控制设备根据待施加的起动扭矩控制电功率传输设备36。可以认为该控制设备37包括在电子单元34中。于是，控制模块33通过调节传递到起动器20的电功率i来控制由起动器20产生的扭矩。因此，附件齿轮箱19通过将施加在起动器的输出轴32上的扭矩转换成施加在高压轴18上的起动扭矩来参与涡轮发动机的起动。一旦高压轴18达到与涡轮发动机已经起动的事实相对应的第二速度V2，高压轴18的旋转能量就经由径向输入轴17以及第一机构21和第二机构24分配给用于涡轮发动机和飞行器的运行的其他重要附件。

现将描述借助于起动系统使涡轮发动机起动的方法。起动方法包括在涡轮发动机的常规起动步骤之前的预起动步骤，在该预起动步骤中，驱动轴(在此是高压轴18)从为零的第一旋转速度旋转至使涡轮发动机起动的第二旋转速度。

特别地，在预起动步骤中，产生第一起动信号以控制高压轴18沿第一旋转方向、然后沿围绕纵向轴线X的相反的第二旋转方向的驱动，并且该操作交替地重复。然后，在第二起动步骤中，产生第二起动信号以沿正常旋转方向控制涡轮发动机的高压轴，直至达到使涡轮发动机起动的第二旋转速度V2为止，如将在下文的描述中看到的那样。

第一起动信号由控制模块33产生，并被发送至交替地沿第一旋转方向和第二旋转方向驱动高压轴18的起动器20。换句话说，控制高压轴18以便引起围绕涡轮发动机的纵向轴线的成角度的“来回”运动，以产生若干振荡。在本发明中，术语“振荡”是指围绕涡轮发动机的纵向轴线的沿顺时针和逆时针方向的旋转运动。

高压轴18的旋转使联接至附件齿轮箱19的附件交替地沿第一旋转方向和第二旋转方向旋转，该附件齿轮箱经由径向输入轴17连接至该高压轴。

这种交替旋转的序列使得能够经由粘滞摩擦充分加热被包含和保留在附件齿轮箱的轴承中的润滑剂，以便降低该润滑剂的粘度。实际上，通过由起动器20在预起动序列启动时施加的扭矩振荡(这会引起高压轴18的较小的交替旋转幅度)，能够局部地对润滑剂进行加热，而不会强加扭矩。扭矩振荡通过逐渐增加振荡幅度来对固定润滑剂进行连续压缩和解压，这对润滑剂进行加热而不会使该润滑剂显著地流通，也不会迫使该润滑剂朝向相同的方向。

因此，与已知方法相反，不存在粘性润滑剂在附件齿轮箱的相同区域中积聚的风险，在已知方法中，通过仅沿一个方向施加特别高的扭矩，就可以迫使附件齿轮箱的轴承始终沿相同方向旋转。通过这种已知方法，申请人能够研究出沿单个方向施加的旋转扭矩迫使仍然粘性的润滑剂从轴承中被去除至附件齿轮箱的可以与旋转元件(轴承、小齿轮、轴等)相互作用的相同区域中，从而引起显著增加这些旋转元件的抗冷扭矩的风险。另一方面，特别是强加扭矩以去除仍然粘性的润滑剂具有损坏附件齿轮箱的内部部件(包括其轴承)的风险。

通过根据本发明的起动方法，可以通过粘滞摩擦对润滑剂进行充分加热，使得当从轴承上去除润滑剂时，润滑剂的粘度显著降低。另外，在预起动序列期间，执行由起动器20施加的扭矩振荡，而不会迫使扭矩施加到附件齿轮箱，从而避免了损坏附件齿轮箱的内部部件。此外，高压轴18的振荡还将使得能够加热和去除存在于轴18的轴承30中的润滑剂，从而促进涡轮发动机的起动。

起动系统20还包括确定装置38，该确定装置用于确定旨在识别高压轴18的旋转方向和旋转速度的角度位移。确定装置38连接至电子单元34。用于确定角度位移的确定装置在此包括例如为分解器类型的传感器。

为了沿第一旋转方向驱动高压轴18，起动器20在第一预定持续时间内向高压轴18施加被视为是预起动扭矩的第一扭矩。然后，起动器20向高压轴18施加第二预起动扭矩，以在第二预定持续时间内沿相反的第二旋转方向驱动该高压轴。这使得能够局部地加热涡轮发动机中的固定润滑剂。在起动器20向涡轮发动机的高压轴施加预起动扭矩之前，传感器38将指示涡轮发动机的旋转方向的信号发送到电子单元。第一预定持续时间和第二预定持续时间例如分别介于1s至10s之间，但是可替代地，可以提供短得多的持续时间以便产生微振荡。

在高压轴18沿第一旋转方向和第二旋转方向旋转期间，该高压轴相对于涡轮发动机的参考位置根据可以介于-45°至+45°之间的角度幅度振荡。在该示例中，参考位置对应于涡轮发动机的空转位置，在空转位置中，将考虑位于与涡轮发动机的纵向轴线垂直的径向平面中的点。角度幅度可以在预起动步骤的总持续时间内逐渐增加，以达到例如相对于参考位置介于-90°至+90°之间的值。角度幅度的增加可以由施加至高压轴18上的第一起动扭矩和第二起动扭矩的相应值和/或沿每个方向施加扭矩的持续时间的逐渐增加而引起。

根据本发明的实施例，该方法包括确定外部温度的步骤，在该步骤中，当指示涡轮发动机的外部温度T_外部的信号小于或等于阈值温度值T_阈值时，生成第一起动信号，以根据第一旋转方向和第二旋转方向驱动高压轴18振荡。按照这种方式，没有系统地应用预起动步骤。在涡轮发动机的开发阶段确定该阈值温度并将该阈值温度存储在电子单元34的存储器或控制设备37的存储器中。涡轮发动机包括连接至电子单元34的外部温度传感器39。该外部温度传感器接收响应于由温度传感器测量的温度的指示测得的外部温度的信号，并且将该信号与阈值温度值T_阈值进行比较。该阈值温度值可以约为-30℃。

在所确定的总持续时间内和/或以预定的预起动旋转速度来执行预起动步骤。振荡的所确定的总持续时间可能很短。有利地但非限制性地，所确定的总持续时间DT介于10s至300s之间。同样，在预起动步骤期间，高压轴18达到的最大预起动旋转速度可以例如介于100rpm至1000rpm之间。

有利地但非限制性地，根据涡轮发动机外部的温度T_外部确定振荡的所确定的总持续时间和/或预起动旋转速度。例如，在涡轮发动机的开发阶段期间，能够为涡轮发动机必须在其中运行的外部温度T_外部的每个值定义总持续时间和/或用于使高压轴18旋转的预起动旋转速度。总持续时间和/或预起动旋转速度可以以表格的形式进行存储。根据测得的外部温度T_外部的值，控制模块33应用所确定的总持续时间和/或高压轴18的预起动旋转速度V。

有利地但非限制性地，也可以根据附件齿轮箱19附近的润滑剂的温度确定所确定的总持续时间和/或预起动旋转速度。为此，该方法包括确定润滑剂温度的步骤，在确定润滑剂温度的步骤中，在附件齿轮箱19附近测量润滑剂的温度。响应于测得的温度T_润滑剂的指示润滑剂温度的信号被发送到电子单元34。将该指示测得的温度T_润滑剂的信号与润滑剂温度值T_{润滑剂阈值}进行比较。当测得的温度大于阈值润滑剂温度值时，产生涡轮发动机的第二起动信号。

第二起动信号也由控制模块33产生，并被传送到沿高压轴18的正常旋转方向驱动该高压轴的起动器20。该第二起动信号可以在用于停止将振荡发送至起动器20的信号之后。借助于润滑剂温度传感器(未示出)测量润滑剂的温度。该润滑剂温度传感器有利地但非限制性地被置于附件齿轮箱19中并且还连接至电子单元34。当测得的温度小于或等于阈值温度值时，电子单元34发出用于维持预起动步骤的控制信号。

也可以根据由涡轮发动机施加的抵抗扭矩确定所确定的总持续时间和/或预起动旋转速度。为此，该方法包括确定由涡轮发动机施加的抵抗扭矩的步骤。响应于测得的扭矩C_M的指示扭矩的信号被发送到电子单元34。对于给定的旋转速度，将该指示信号的扭矩与阈值扭矩值C_阈值进行比较。只要测得的抵抗扭矩大于阈值扭矩值，这就意味着润滑剂的粘度不会充分降低而使得无法起动，从而维持预起动步骤。为此，可以规定，电子单元将控制信号发送到控制模块33，以维持预起动步骤。当测得的抵抗扭矩变得小于或等于阈值扭矩值时，产生第二起动信号，以沿正常旋转方向控制涡轮发动机的驱动轴。为此，控制模块33将涡轮发动机的第二起动信号发送至起动器20。如上所述，该第二起动信号可以在用于停止预起动步骤的控制信号之后。确定由涡轮发动机施加的扭矩使得能够确定附件齿轮箱19中的润滑剂的粘度。换句话说，在低扭矩的情况下，降低润滑剂的粘度，这意味着对润滑剂进行加热。用于高压轴的不同旋转速度的不同扭矩值被存储在电子单元34的存储器中或被存储在控制设备37中。

在起动步骤中，第二起动信号被发送至起动器20，使得该起动器沿正常起动旋转方向驱动涡轮发动机的高压轴18，并且在该起动步骤中，使高压轴18从第一速度V0(可以为零)旋转至使涡轮发动机起动的第二旋转速度V2。于是，应当理解，驱动轴在预起动步骤期间的预起动旋转速度小于驱动轴在起动步骤期间的旋转速度。在起动步骤中，驱动轴不能驱动涡轮发动机的起动，以防止抵抗扭矩。

第二起动信号可以遵循起动顺序从飞行员发送到电子单元34。特别地，电子单元34可以在用于停止预起动步骤的控制信号结束时向飞行员发出信息信号，该信息信号对应于附件齿轮箱19中的润滑剂的粘度的状态或外部温度的状态，使得飞行员自身决定进行涡轮发动机的起动。该信息可以具有视觉或音频信息的形式。在确定附件齿轮箱中的润滑剂的温度的步骤之后，获得润滑剂的粘度的状态。可以在预起动步骤之间执行确定附件齿轮箱附近的润滑剂的温度的步骤。

有利地，润滑剂包括可以对涡轮发动机的构件进行润滑和冷却的油。

在实施例中，该方法包括等待步骤，在该等待步骤中，在等待持续时间之后产生第二起动信号。在该步骤期间，可以将指示高压轴18的旋转方向或停止旋转的信号发送至电子单元34，以便验证起动器20准备好沿正常旋转方向驱动高压轴18。

在起动步骤期间，起动器向高压轴18施加起动扭矩。第二旋转速度使得能够对由压缩机供应压缩空气的燃烧室进行点火。高压轴18经受持续的加速，直至该高压轴达到速度V2为止。

在参考图2描述的实施例中，附件齿轮箱19位于机舱中。根据本发明的起动方法还适用于具有一个或多个附件齿轮箱的其他布置的涡轮发动机架构，例如诸如在公开FR2981986A1中描述的架构，在该架构中，附件齿轮箱位于双流式涡轮发动机的管道间隔室中。

Claims (15)

1.用于在寒冷天气中起动涡轮发动机的方法，所述涡轮发动机包括旨在使所述涡轮发动机(100)的驱动轴(18)旋转的起动系统，所述方法包括以下步骤：

-预起动步骤，在所述预起动步骤中，产生第一起动信号，以便以交替的方式沿围绕纵向轴线(X)的第一旋转方向和沿相反的第二旋转方向控制所述驱动轴(18)，从而产生振荡，以及

-起动步骤，在所述起动步骤中，产生第二起动信号，以沿正常旋转方向控制所述涡轮发动机的所述驱动轴(18)，并且，使所述驱动轴(18)旋转直至达到使所述涡轮发动机起动的旋转速度(V2)为止。

2.根据前一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述驱动轴(18)是所述涡轮发动机的高压体的轴，所述涡轮发动机是双轴双流式涡轮发动机。

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述驱动轴(18)联接至包含润滑剂的附件齿轮箱(19)，所述润滑剂的粘度在低温下、特别是在低于-10℃且更具体地低于-30℃的温度下增加。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所确定的总持续时间内和/或以所述驱动轴的预定的预起动旋转速度来执行所述预起动步骤。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述预起动步骤的预定的总持续时间和/或所述预定的预起动旋转速度根据所述附件齿轮箱附近的润滑剂的温度、或者根据由所述涡轮发动机施加的抵抗扭矩或者根据所述涡轮发动机外部的温度而定。

6.根据权利要求3至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括确定润滑剂温度的步骤，在所述确定润滑剂温度的步骤中，将响应于在所述附件齿轮箱(19)附近或在所述附件齿轮箱中测得的润滑剂温度(T_润滑剂)的指示润滑剂温度的信号与润滑剂阈值温度值(T_{润滑剂阈值})进行比较，使得当测得的润滑剂温度(T_润滑剂)大于所述润滑剂阈值温度值(T_{润滑剂阈值})时，产生所述第二起动信号，以沿正常旋转方向驱动所述驱动轴(18)。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括确定由所述涡轮发动机施加的抵抗扭矩的步骤，在所述确定由所述涡轮发动机施加的抵抗扭矩的步骤中，将响应于测得的抵抗扭矩的指示扭矩的信号与对于所述涡轮发动机的给定旋转速度的阈值扭矩值(C_阈值)进行比较，使得当测得的抵抗扭矩小于或等于所述阈值扭矩值(C_阈值)时，产生所述第二起动信号。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述预起动步骤完成之后的预定等待持续时间之后产生所述第二起动信号，当触发所述起动步骤时，所述驱动轴(18)的速度(V0)为零。

9.根据权利要求4至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述预起动旋转速度小于所述使所述涡轮发动机起动的旋转速度(V2)。

10.根据前一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述驱动轴(18)在预起动期间达到的最大预起动旋转速度介于100rpm至1000rpm之间。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述预起动步骤的持续时间是预定的并且介于10s至300s之间。

12.用于起动涡轮发动机(100)的起动系统，所述起动系统包括电子控制模块(33)、旨在由所述电子控制模块(33)控制的起动器(20)以及所述涡轮发动机的联接至所述起动器(20)的驱动轴(18)，所述电子控制模块(33)被布置成产生第一起动信号，所述第一起动信号旨在控制所述驱动轴(18)交替地沿第一旋转方向和沿相反的第二旋转方向旋转，以便产生振荡，并且所述电子控制模块被布置成产生第二起动信号，所述第二起动信号旨在控制所述驱动轴(18)沿正常旋转方向旋转，其中，使所述驱动轴(18)旋转直至达到使所述涡轮发动机起动的旋转速度(V2)为止。

13.根据前一项权利要求所述的起动系统，其特征在于，所述驱动轴(18)联接至附件齿轮箱(19)，所述附件齿轮箱上安装有所述起动器(20)，所述起动器能够交替地沿所述第一旋转方向和所述相反的第二旋转方向致动所述驱动轴(18)。

14.根据权利要求12和13中任一项所述的起动系统，其特征在于，所述起动系统包括用于检测温度的温度检测装置，所述温度检测装置连接至所述电子控制模块(33)并且被构造成供应指示所述涡轮发动机的附件齿轮箱(19)附近的润滑剂的温度的信号。

15.根据权利要求12至14中任一项所述的起动系统，其特征在于，所述起动系统包括用于确定扭矩的确定装置，所述用于确定扭矩的确定装置连接至所述电子控制模块(33)并且被构造成供应指示由所述涡轮发动机施加的抵抗扭矩的信号。

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